Анти-альфы Брукхейвена

Наука и технологии
«Эксперт» №17 (751) 2 мая 2011
Анти-альфы Брукхейвена

Участники международной научной коллаборации STAR, осуществляющей многолетние эксперименты на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC, Брукхейвенская национальная лаборатория, штат Нью-Йорк), в онлайн-выпуске журнала Nature от 24 апреля отрапортовали о новом громком успехе.

Ученым впервые удалось получить самые тяжелые частицы антиматерии — ядра антигелия-4, состоящего из двух антипротонов и двух антинейтронов.

Эти новые частицы, называемые также анти-альфами (как известно, их противоположность — альфа-частицы идентичны ядру обычного гелия-4), образовывались в результате «лобовых» столкновений тяжелых ионов золота, разгоняемых в коллайдере RHIC практически до скорости света. Всего зафиксировано 18 достоверных случаев возникновения подобных античастиц до момента их аннигиляции в результате взаимодействия с обычным веществом (время жизни античастиц при этом составляло всего несколько аттосекунд).

Отдельного упоминания заслуживает более чем внушительный список ученых, университетов и институтов, входящих в коллаборацию STAR: одних только научных учреждений в нем насчитывается более полусотни, и, что отрадно, на первом месте в длинном перечне соавторов публикации в Nature большая группа российских физиков из дубнинского ОИЯИ.

Предварительная информация об этом открытии стала известна широкой публике еще около месяца назад, когда на сайте научных препринтов arXiv.org была размещена черновая версия отчета исследователей.

В 1970 году в СССР на Серпуховском ускорителе протонов был впервые получен антигелий-3 (ядра, состоящие из двух антипротонов и одного антинейтрона). Однако его более тяжелый собрат на протяжении нескольких десятилетий не поддавался экспериментальному обнаружению, поскольку в высокоэнергетических столкновениях скорость рождения антиядер уменьшается с каждым дополнительным антинуклоном примерно в тысячу раз.

По мнению руководителя научной программы RHIC Стивена Вигдора, которое разделяют многие ученые, рекорд, установленный в Брукхейвене, скорее всего, продержится очень долго. Дело в том, что следующего стабильного кандидата, не подверженного самопроизвольному радиоактивному распаду, — ядро антилития, по предварительным расчетам, вычислить будет в два миллиона раз сложнее, чем ядро антигелия-4.

Иными словами, для его экспериментального обнаружения ученым-физикам потребуется либо совершить серьезный прорыв в ускорительной технологии, либо разработать принципиально новый механизм эффективного получения таких античастиц. На ускорителе LHC в швейцарском ЦЕРНе в настоящее время уже проводятся аналогичные эксперименты по столкновениям тяжелых ядер с энергиями примерно на порядок выше, чем в Брукхейвене, но даже такой энергетический прирост явно недостаточен для того, чтобы рассчитывать на очередной рекорд.

Параллельно поиском антиматерии в космическом пространстве в скором времени займется специальный прибор, альфа-магнитный спектрометр (AMS), который должен доставить на МКС один из последних американских шаттлов Endeavour.